CN105761909A - 电力变压器低压侧出线装置 - Google Patents

电力变压器低压侧出线装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电力变压器低压侧出线装置，属于电力设备领域。本发明公开的出线装置具有与低压接线柱配合的夹持端、与电力母排配合的联接端，夹持端与联接端一体成型，联接端设置有联接柱，联接柱部分嵌入联接端且与联接端过盈配合，联接柱设置有与电力母排过盈配合的导电的第一柱状部，第一柱状部内同轴设置具有导电性的第二柱状部，第一柱状部和第二柱状部过盈配合，第二柱状部的热胀系数大于第一柱状部的热胀系数。本发明公开的出线装置具有如下有益效果：1.相同的搭接长度产生更多的导电面积，进而降低电流密度，实现联接端的低温升。2.降低了母排的用量，节约了资源。3.加大了电气间隙或者安全距离，提高了设备的电气安全性。

Description

电力变压器低压侧出线装置
技术领域
本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种电力变压器低压侧出线装置。
背景技术
在工厂的配电房里，电力变压器低压侧的联接端通常采用电力母排直接联接，电力母排直接搭接在联接端上，联接端与电力母排联接通常采用重叠搭接法，之后再用螺栓紧固。如图8的上半段，这样联接方法需要将母排与输出端重叠一定长度，以使接触面的电流密度维持在一定范围值内，从而使联接处的温升符合相关标准。为了使联接处温升低，通常需要增加母排与端子重叠的长度，使接触面积增加，进而使接触面的电流密度降低，最终使联接处具有较低的温升。而增加重叠长度会加大母排的用量，进而增加制造成本。紧固用的螺栓会使导电部件与非导电部件间的电气间隙或者安全距离减小，为了使电气间隙或者安全距离保持不变，需要将输出端与非导电部件间的间距加大，而加大间距必然造成变压器占用空间变大。如何增加接触面积而使联接处温升低，但不缩小电气间隙，以及不增大联接处的占用空间。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种电力变压器低压侧出线装置。
为此，本发明提供一种电力变压器低压侧出线装置，具有与低压接线柱配合的夹持端、与电力母排配合的联接端，夹持端与联接端一体成型。联接端还设置有联接柱，联接柱部分嵌入联接端且与联接端过盈配合，联接柱设置有与电力母排过盈配合的导电的第一柱状部，第一柱状部同轴设置具有导电性的第二柱状部，第一柱状部和第二柱状部过盈配合，第二柱状部位于第一柱状部内部，第二柱状部的热胀系数大于第一柱状部的热胀系数。
有利地，第二柱状部的电阻率大于第一柱状部的电阻率。
具体地，第二柱状部的材质为铝或者铝合金，第一柱状部的材质为铜或者铜合金。
优选地，第二柱状部的外径与第一柱状部的外径的比值为0.5-0.8。
具体地，第二柱状部具有实心结构，第一柱状部具有中空的结构，第二柱状部贯穿第一柱状部。
有利地，联接柱内部同轴设置有第二贯穿孔，联接柱的外柱面径向设置第一贯穿孔，第一贯穿孔和第二贯穿孔连通，第一贯穿孔位于联接柱的轴向中部。
有益效果
由于本发明公开的电力变压器低压侧出线装置的联接端采用对接的联接方式与电力母排联接，相对于现有的重叠搭接方式，其可带来如下有益效果。
1.相同的搭接长度产生更多的导电面积，进而降低电流密度，实现联接处的低温升。
2.无需对母排进行重叠搭接，降低了母排的用量，节约了资源。
3.由于免去了紧固螺栓和螺母，所以加大了电气间隙或者安全距离，提高了设备的电气安全性。
4.由于免去了紧固螺栓和螺母，所以联接处的尺寸变小了，即联接处与非导电部件间的距离变大了。
附图说明
在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：
图1是采用现有联接方式的电力变压器的立体图，其中电力母排已搭接上；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本发明公开的出线装置运用于电力变压器的立体图，其中电力母排已对接上；
图4是图3中B处的局部放大图；
图5是本发明公开的出线装置运用于电力变压器的立体图；
图6是图5中C处的局部放大图；
图7是图3中B处的立体分解图；
图8是现有出线装置的搭接方式与本发明公开的出线装置的对接方式的尺寸对比图；
图9是本发明公开的联接柱的立体图；
图10是图9的剖切立体图；
图11是图9的分解立体图；
图12-13是本发明公开的联接柱的排布示意图；
图14是电力母排的立体图；
图15是本发明公开的电力变压器低压侧出线装置的立体图。
附图标记说明
1.第一柱状部；2.第二柱状部；3.正面；4.背面；5.端面；6.第一贯穿孔；7.第二贯穿孔；8.夹持端；9.联接端。
具体实施方式
本申请文件中的R代表半径。
如图6和图15所示，是本发明公开的电力变压器低压侧出线装置的立体图，其具有与低压接线柱配合的夹持端8、与电力母排配合的联接端9，夹持端8与联接端9一体成型。联接端9设置有联接柱，联接柱部分嵌入联接端9且与联接端9过盈配合，嵌入长度为联接柱长度的一半，联接柱的下半部嵌入联接端9，联接端9正面的销钉将联接柱与联接端9二者紧固联接。
如图5所示，是本发明公开的出线装置运用于电力变压器的立体图，将出线装置的夹持端8套入电力变压器低压侧的接线柱，并用螺栓和螺母将出线装置的夹持端8紧固在电力变压器的低压接线柱上。
如图3-4所示，将电力母排上的预制孔套入联接端9上的联接柱，电力母排与联接柱过盈配合，电力母排的端面与联接端9的端面贴合，电力母排正面的销钉将联接柱与电力母排二者紧固联接，这样的联接方式被定义为对接。
如图1所示，是采用现有联接方式的电力变压器的立体图，低压侧的联接端与电力母排的联接方式采用的是重叠搭接方式，将电力母排和联接端重叠一定长度后，再用螺栓和螺母将二者紧固，这样的联接方式被定义为搭接，如图2所示。
如图8所示，是现有出线装置的搭接方式与本发明公开的出线装置的对接方式的尺寸对比图，上半部为现有出线装置的联接端9与电力母排的搭接方式，下半部为本发明公开的出线装置的联接端9与电力母排的对接方式，图中右侧的实线是为了计算电气间隙或者安全距离而设计的辅助线。为了增强两种联接方式的对比效果，本发明公开的联接方式直接设置在现有联接方式的下方。两种联接方式的的搭接长度一样，都为L5，体现为：现有联接方式下的电力母排与联接端9的重叠长度为L5，本发明公开的联接方式下的联接柱的长度也为L5。两种联接方式带来的直观改变就是相关尺寸的明显变化，L1是现有联接方式下的电气间隙或者安全距离，L2是本发明公开的联接方式下的电气间隙或者安全距离，L3是现有联接方式下的联接处占用宽度，L4是本发明公开的联接方式下的联接处占用宽度。从图中可以直观地看出：L2明显大于L1，增加的尺寸大约为母排厚度加螺栓尾部突出螺母的高度+螺母高度。L4明显小于L3，减小的尺寸大约为母排厚度加螺栓头部高度加螺母高度加螺栓尾部突出螺母的高度。因此，对电力设备有利的因素（电气间隙或者安全距离）得到了提高，而对电力设备不利的因素（联接处占用空间）得到了减少。
如图9所示，本发明公开的一种联接柱，其具有圆柱状的外形，端部设置有方便装配的倒角。
如图10所示，第一柱状部1内同轴设置第二柱状部2，第一柱状部1和第二柱状部2过盈配合。联接柱的第一柱状部1的材质为铜，第二柱状部2的材质为铝。
如图11所示，第一柱状部1具有中空的结构，第二柱状部2贯穿第一柱状部1，第二柱状部2的外径与第一柱状部1的外径的比值为0.5-0.8。第一、二柱状部1、2都具有导电性，第二柱状部2的热胀系数大于第一柱状部1的热胀系数，第二柱状部2的电阻率大于第一柱状部1的电阻率。
当联接柱装配于联接端9和电力母排后，由于第一柱状部1与联接端9及母排的预制孔过盈配合，所以，第一柱状部1和联接端9及母排紧密贴合，联接柱的第一柱状部1充分承载电流。由于第一柱状部1和第二柱状部2也过盈配合，所以第一柱状部1和第二柱状部2也紧密贴合，第二柱状部2也充分承载电流。因此，第一柱状部1和第二柱状部2的热效应可以充分发挥，由于第二柱状部2的电阻率大于第一柱状部1的电阻率，所以第二柱状部2的温度会高于第一柱状部1，由于第二柱状部2的热胀系数大于第一柱状部1的热胀系数，因此，在温度和热胀系数都相对高的情况下，第二柱状部2的径向胀大现象会明显大于第一柱状部1的径向胀大现象，因此第二柱状部2会紧密贴合第一柱状部1并向第一柱状部1施加径向向外的压力，由此使第一柱状部1的径向尺寸也向外变大，最终导致第一柱状部1与联接端9及电力母排的预制孔更紧密贴合，同时也向预制孔提供径向向外的压力，即联接柱与联接端9及母排之间的压力比联接柱刚装配时更大了，增大接触压力也可以使接触部位的温升降低。
由此可见，各个特征间的过盈配合、电阻率的匹配及热胀系数的匹配对降低联接端9与母排联接处的温升有着显著的作用，三者之间的作用是相辅相成的，起初的过盈配合使得电阻率和热胀系数有了发挥作用的基础，而电阻率和热胀系数产生的效应又加剧了过盈配合，最终，使得联接处的接触压力加大。
如图12所示，横截面为正方形的电力母排，中间设置有一个接纳联接柱的预制孔，预制孔圆周到母排边缘的距离为R，母排宽度为L6。当采用现有重叠搭接法联接时，联接处的导电面积为
S1=L6xL5=(R+2R+R)xL5=4RxL5（L5为搭接长度，如图8所示）
而采用联接柱联接时，联接处的导电面积为
S2=2πRxL5
因此，
S2:S1=2πR:4R=π/2≈1.57
所以，采用联接柱搭接的方式可获得更多的接触面积。显然，在满足机械强度的条件下，增加预制孔的直径，减小孔边距可获得更大的接触面积。
如图13所示，横截面为长方形的电力母排，中间设置3个接纳联接柱的预制孔，预制孔圆周到母排边缘的距离为R，各个孔间的最短距离为R，母排宽度为L6。当采用现有重叠搭接法联接时，
联接处的导电面积为
S1=L6xL5=(4R+3x2R)xL5=10RxL5
而采用联接柱联接时，联接处的导电面积为
S2=3x2πRxL5=6πRxL5
因此，
S2:S1=6πR:10R=3π/5≈1.884
所以，采用联接柱搭接的方式可获得更多的接触面积。显然，在满足机械强度的条件下，增加预制孔的直径，减小孔边距可获得更大的接触面积。
因此，本发明公开的联接柱产生了两个方面的积极效果，一是增加了接触压力，二是大幅度增加了导电面积，在这两个积极因素的共同作用下，联接处的温升大幅度降低，实现了本发明的目的。
如图7所示，本发明公开的出线装置运用于电力变压器，出线装置的夹持端8套入电力变压器低压侧的接线柱，并用螺栓和螺母将出线装置的夹持端8紧固在电力变压器的低压接线柱上。联接端9设置有联接柱，联接柱部分嵌入联接端9且与联接端9过盈配合，嵌入长度为联接柱长度的一半，联接柱的下半部嵌入联接端9，联接端9正面的销钉将联接柱与联接端9二者紧固联接。联接柱装配于联接端9之前，先在联接端9的端面5沿输出端的长度方向加工3个接纳联接柱的预制孔，预制孔的直径略小于联接柱的外径，使联接柱与预制孔在径向上过盈配合；预制孔的深度略大于0.5倍的联接柱长度，预制孔加工好后，将联接柱的一半长度插入预制孔中，使联接柱中部的第一贯穿孔处于端面5处，从联接端9的正面3垂直加工用于装配销钉的通孔，使通孔贯穿联接端9的正面3和背面4，且同时贯穿联接柱，通孔的轴线与联接柱的轴线相交，通过销钉将联接端9和联接柱二者紧固联接。
电力母排装配于联接端9之前，先在电力母排的端面5沿母排长度方向加工3个预制孔，预制孔的直径略小于联接柱子的外径，使联接柱与预制孔在径向上过盈配合；预制孔的深度略大于0.5倍的联接柱长度，预制孔加工好后，将电力母排上的预制孔套入联接端9上显露出来的联接柱，直到电力母排的端面5与联接端9的端面5贴合，从电力母排的正面3垂直加工用于装配销钉的通孔，使通孔贯穿电力母排的正面3和背面4，且同时贯穿联接柱，通孔的轴线与联接柱的轴线相交，通过销钉将电力母排和联接柱二者紧固联接，最终实现了电力母排和联接端9的紧固联接。
联接端9和电力母排对接后，使联接柱与预制孔在轴向上间隙配合，有利于联接端9的端面和电力母排的端面的紧贴，预制孔的头部加工有方便安装的倒角。由于孔与销钉过盈配合，当销钉装配到位后，可限制联接端9和电力母排相互间的轴向移动，最终使联接端9、联接柱、电力母排，销钉四者牢固联接一起。
如图14所示，为了区分母排及联接端9的各个面，端面5被定义为以母排（或者联接端9）的厚度和宽度组成的面，即图14中标识5的面。正面和背面被定义为以母排（或者联接端9）的宽度和长度组成的面，即图中标识3、4的面，3为正面，4为背面。
如图10所示，第二柱状部2的内部同轴设置有第二贯穿孔7，第一柱状部6具有中空结构，第二柱状部2贯穿第一柱状部1，第一柱状部1的外柱面径向设置第一贯穿孔6，第一贯穿孔6和第二贯穿孔7连通，第一贯穿孔6位于第一柱状部1的轴向中部。
由于贯穿孔6、7的设置，使得联接柱在插入联接端9的预制孔的过程中，预制孔内的空气可以顺利地从第二贯穿孔7排出，进而使得联接柱可以顺利地装配到位，当电力母排套入已经安装好的联接柱时，电力母排的预制孔中的空气可以顺利地通过第二贯穿孔7从第一贯穿孔6排出，进而使得第二母排可以顺利的装配到位。
实施例二
将实施例一中的第一柱状部1的材质更改为铜合金，第二柱状部2的材质更改为铝合金，由于合金的硬度相对高些，可先将第二柱状部2在低温环境（5度）下保存一段时间（5分钟），而第一柱状部1在高温环境（80度）下保存一段时间（5分钟），借助热胀冷缩效应，可使第一柱状部1的内径略微变大，而第一柱状部1的外径略微变小，进而方便地将第二柱状部2装配到第一柱状部1中，待装配好的联接柱恢复常温后，第一柱状部1和第二柱状部2即可实现过盈配合。本发明公开的联接柱的直径和长度具有不同尺寸规格，以适应不同母排尺寸或者联接端9尺寸的需要。

Claims (6)

1.一种电力变压器低压侧出线装置，其具有与低压接线柱配合的夹持端（8）、与电力母排配合的联接端（9），夹持端（8）与联接端（9）一体成型；其特征在于，联接端（9）设置有联接柱，联接柱部分嵌入联接端（9）且与联接端（9）过盈配合，联接柱设置有与电力母排过盈配合的导电的第一柱状部（1），第一柱状部（1）同轴设置具有导电性的第二柱状部（2），第一柱状部（1）和第二柱状部（2）过盈配合，第二柱状部（2）位于第一柱状部（1）内部，第二柱状部（2）的热胀系数大于第一柱状部（1）的热胀系数。
2.根据权利要求1所述的一种电力变压器低压侧出线装置，其特征在于，所述的第二柱状部（2）的电阻率大于第一柱状部（1）的电阻率。
3.根据权利要求2所述的一种电力变压器低压侧出线装置，其特征在于，所述的第二柱状部（2）的材质为铝或者铝合金，第一柱状部（1）的材质为铜或者铜合金。
4.根据权利要求1所述的一种电力变压器低压侧出线装置，其特征在于，所述的第二柱状部（2）的外径与第一柱状部（1）的外径的比值为0.5-0.8。
5.根据权利要求4所述的一种电力变压器低压侧出线装置，其特征在于，第二柱状部（2）具有实心结构，第一柱状部（1）具有中空结构，第二柱状部（2）贯穿第一柱状部（1）。
6.根据权利要求4所述的一种电力变压器低压侧出线装置，其特征在于，联接柱内部同轴设置有第二贯穿孔（7），联接柱的外柱面径向设置第一贯穿孔（6），第一贯穿孔（7）和第二贯穿孔（6）连通，第一贯穿孔（6）位于联接柱的轴向中部。
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